JPH08340650A

JPH08340650A - 移動体の無接触給電設備

Info

Publication number: JPH08340650A
Application number: JP7142289A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Nishino; 修三西野; Tomoki Imanaka; 知己今中
Original assignee: Daifuku Co Ltd
Current assignee: Daifuku Co Ltd
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-12-24
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JP3391149B2

Abstract

(57)【要約】【目的】誘導線路の長さに関係なく、常に所定共振周
波数の電流を供給でき、電源，移動体の回路の変更を不
要とした無接触給電設備を提供する。【構成】移動体（車体）Ｖの案内レールに沿って、高
周波の正弦波共振インバータに接続された誘導線路14を
敷設し、この線路14の始端に正弦波共振インバータの共
振周波数を所定の共振周波数に調整するダミーコイルユ
ニットＦを取付け、車体Ｖに誘電線路14の周波数で共振
し、起電力が生じるピックアップコイル25を誘導線路14
に近接して取付ける。【効果】誘導線路14に通電されると、ピックアップコ
イル25に起電力が発生することにより無接触で車体に給
電できるとともに、誘導線路14の長さにより変化する共
振周波数をダミーコイルユニットＦの調整により所定の
共振周波数に調整でき、車体Ｖへ安定して効率よく給電
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の無接触給電設
備、特に走行路に沿って自走し荷を搬送する自走搬送台
車の無接触給電設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動体の無接触給電設備として
は、たとえば特開平６−１５３３０５号公報に開示され
ているように、車体（移動体）の案内レール（走行路）
に沿って共振電流を流す誘導線路を張設し、前記移動体
に、前記誘電線路の共振電流の周波数と同じ周波数の共
振回路を形成し、誘電線路から給電されるピックアップ
ユニット（コイル）を設け、移動体に無接触で給電する
設備が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の移動体の給電設備では、誘導線路の共振周波数は、
敷設した誘導線路の長さにより変化するために、共振電
流を供給する電源装置（インバータ）の出力周波数を調
整する必要があり、またこの電源装置を構成する素子
や、誘導線路と共振回路を形成するコンデンサ、移動体
のピックアップコイルと共振回路を形成するコンデンサ
についても定格を見直す必要があり、毎回設計する必要
があった。

【０００４】本発明は上記問題を解決するものであり、
誘導線路の長さに関係なく、常に所定共振周波数の電流
を供給でき、電源，移動体の回路の変更を不要とした移
動体の無接触給電設備を提供することを目的とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
第１発明の移動体の無接触給電設備は、移動体が走行す
る走行路に沿って、コンデンサと共振して高周波の正弦
波電流を流す線路を敷設し、前記線路に直列にインダク
タンスを可変自在としたコイルを接続し、前記移動体に
この線路の周波数に共振し、起電力が生じるピックアッ
プコイルを設けたことを特徴とするものである。

【０００６】また第２発明の移動体の無接触給電設備
は、上記第１発明の移動体の無接触給電設備であって、
線路に、インダクタンスを可変自在としたコイルとは別
に、直列、または並列に補助コイルを接続したことを特
徴とするものである。

【０００７】

【作用】上記第１発明の構成により、誘導線路に通電
（交流）されると、コイルに起電力が発生することによ
り、移動体は走行中にも無接触で給電され、走行路に沿
って走行する。また、線路の長さにより変化する共振周
波数はコイルのインダクタンスの調整により所定の共振
周波数に調整され、移動体へ安定して効率よく給電され
る。

【０００８】また上記第２発明の構成により、補助コイ
ルを接続することによって１次側電力を増加する。よっ
て、移動体の台数が増加して２次側（移動体側）の出力
電力の増加すると、補助コイルを接続して１次側電力を
増加することで、２次側の出力電力が１次側電力を越え
てしまい給電できなくなるという不具合が解消され、移
動体へ安定して給電することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の移動体の無接触給電設備の側面
図、図２は本発明の移動体の無接触給電設備の移動体の
一部断面正面図である。

【００１０】移動体としての搬送用車体Ｖは、駆動トロ
リー1A、従動トロリー1B、およびこれらトロリー1A，1B
にて支持される物品搬送用キャリア1Cから構成され、こ
の車体Ｖを移動自在に案内する案内レールＢとが設けら
れている。

【００１１】駆動トロリー1Aは、案内レールＢの上部に
係合する走行用車輪２、案内レールＢの下部に両横側か
ら接触する振れ止めローラ３、および後述するピックア
ップユニットＰを備え、走行用車輪２が減速機付電動モ
ータ４にて駆動される。また従動トロリー1Bは、案内レ
ールＢの上部に係合する走行用車輪５、および案内レー
ルＢの下部に両横側から接触する振れ止めローラ６を備
えている。

【００１２】案内レールＢは、その上部に車輪案内部
７、その下部にローラ案内部８を備え、横一側部に連結
される支持枠９によって、天井などから吊り下げ状態に
支持され、また案内レールＢの支持枠９が取り付けられ
た側部とは他方の側部に、後述する誘導線路ユニットＸ
が取り付けられている。

【００１３】さらに誘導線路ユニットＸの始端には、後
述する調整ユニットＪを介して、後述する電源装置Ｍが
接続されている。誘導線路ユニットＸは、図３に拡大し
て示すように、案内レールＢの横一側部に、案内レール
Ｂに沿って所定間隔置きに、上下一対のハンガー11の先
端に、ハンガー11と一体で、かつ先端が開放され、かつ
柔軟で所定の形状を維持するリング形状の係止部11Ａを
設けたブラケット12が取り付けられ、このブラケット12
の係止部11Ａに誘導線路14を嵌め込んで構成されてい
る。

【００１４】前記ブラケット12は、案内レールＢの車輪
案内部７とローラ案内部８からそれぞれ内方へ突設され
たツメ部7A，8Aに、その上下端部を嵌合させ、上下端に
設けたねじ孔12Ａに止めネジ12Ｂをら合させ、その先端
を案内レールＢに食い込ませることにより、固定してい
る。前記誘導線路14は、絶縁した細い素線を集めて形成
した撚線（以下、リッツ線と呼ぶ）を絶縁体、たとえば
塩化ビニールなどの樹脂材により被覆して形成され、被
覆には図３に示すように、極性を示すマーク15が印刷さ
れている。

【００１５】また、ピックアップユニットＰは、図４に
示すように、断面がＥ形のフェライト21を５個、その中
央の凸部21Ａが横向きにして横方向（図１において案内
レールＢに沿う方向）に並べ、各フェライト21の中央の
凸部21Ａに、フェライト板22を載置し、このフェライト
板22ごと非磁性体のプレート23を介してベース体24にね
じ24Ａにより固定している。また横方向に並べたフェラ
イト21の中央の凸部21Ａの上下面に渡って、たとえば10
〜20ターンの上記リッツ線を巻いてピックアップコイル
25を形成し、またベース体24の側部に取付け部材26を取
付けて構成されている。また、両端のフェライト21とプ
レート23の折りかえし部間にウレタンゴム26Ａを挿入し
ている。前記取付け部材26によりピックアップユニット
Ｐを、図３に示すように、ピックアップユニットＰのフ
ェライト21の中央の凸部21Ａの中心Ｌがほぼ誘導線路ユ
ニットＸの一対の誘導線路14の中央で、案内レールＢに
対して垂直に位置するように調整して車体Ｖに固定して
いる。誘導線路14に通電（交流）されると、ピックアッ
プコイル25に起電力が発生する。

【００１６】電源装置Ｍと調整ユニットＪと車体（移動
体）Ｖの回路構成を図５の回路図にしたがって説明す
る。電源装置Ｍは、ＡＣ200 Ｖ３相の交流電源31と、コ
ンバータ32と、正弦波共振インバータ33と、過電流保護
用のトランジスタ34およびダイオード35とを備えてい
る。コンバータ32は全波整流用のダイオード36と、フィ
ルタを構成するコイル37とコンデンサ38と抵抗39とこの
抵抗39を短絡するトランジスタ40とから構成され、正弦
波共振インバータ33は図中に示す矩形波信号により交互
に駆動されるトランジスタ41，42と、電流制限用のコイ
ル43と、トランジスタ41，42に接続される電流供給用の
コイル44と、コイル44と各トランジスタ41，42間に接続
されたダイオード70，71から構成されている。なお、ト
ランジスタ制御装置は省略している。

【００１７】調整ユニットＪは、誘導線路14に直列に接
続されたダミーコイルユニットＦと、インバータ33のコ
イル44の両端に接続され誘導線路14およびダミーコイル
ユニットＦと共振回路を形成するコンデンサ45と、誘導
線路14に並列に接続された補助コイル46から構成されて
いる。また、コンデンサ45と後述するコンデンサ57の両
端間を互いにゼロ・インピーダンス・ケーブル58で接続
している。

【００１８】ダミーコイルユニットＦは、図６に示すよ
うに、同芯の一対のドラム51Ａ，51Ｂを接近・離脱自在
に設け、これらドラム51にそれぞれ上記リッツ線を複数
回巻いてコイル52Ａ，52Ｂを形成し、その一端を接続し
て構成されており、他端に誘導線路14がそれぞれ接続さ
れている。

【００１９】また図５に示すように、誘導線路14の敷設
距離が長くなると、誘導線路14のインダクタンス分によ
り流れる電流、電圧が低減し、移動体のピックアップコ
イル25に十分な起電力を発生できないという問題が発生
するため、一対の誘電線路14間に所定間隔で複数のコン
デンサ57を並列に接続し、隣接するコンデンサ57の両端
間を互いにゼロ・インピーダンス・ケーブル58で接続
し、所定間隔の誘導線路14間に、たとえば1000Ｖが発生
するようにしている。なお、インバータ33のトランジス
タ41，42は、通常コンデンサ45の両端の電圧が０Ｖにな
るときに交互にスイッチング（０Ｖスイッチング）して
おり、ゼロ・インピーダンス・ケーブル58を通して回路
全体のコンデンサ45，57が結合されていると、スイッチ
ング動作の遅れのため、過渡的な高周波パルス電流が発
生し、トランジスタ41，42で過電流、過電圧が発生して
トランジスタ41，42が使用できなくなるという問題が発
生するため、上記ダイオード70，71を設けて対処してい
る。

【００２０】上記コンデンサ57と、ゼロ・インピーダン
ス・ケーブル58は、図２，図３に示すように、案内レー
ルＢの誘導線路ユニットＸを設けていない側の横側部に
配設されている。

【００２１】また車体Ｖは、ピックアップコイル25に並
列に、このピックアップコイル25と誘導線路14の周波数
に共振する共振回路を構成するコンデンサ62を設け、こ
の共振回路のコンデンサ62に並列に整流用のダイオード
63を接続し、このダイオード63に出力を所定電圧に制御
する安定化電源回路64を接続し、この安定化電源回路64
に負荷、たとえばインバータ65を介してモータ４を接続
して構成している。安定化電源回路64は、電流制限用の
コイル66と出力調整用トランジスタ67と、フィルタを構
成するダイオード68およびコンデンサ69から構成されて
いる。なお、トランジスタ制御装置は省略している。

【００２２】また図７（ａ）に示すように、コンデンサ
57の両端に接続される誘導線路14の極性は逆になるの
で、誘導線路14の敷設時に注意が必要である。そこで図
７（ｂ）に示すように、誘導線路14の被覆に印刷された
マーク15を使用して、接続の際に誘導線路14の極性を指
示してやることにより、接続ミスをなくすことができ
る。また図７（ｃ）に示すように、誘導線路14は、リッ
ツ線59を、芯部60の回りに７本撚り合わせて形成してお
り、各リッツ線をコンデンサ57に設けた端子61にそれぞ
れ接続している。よって、表皮効果の効果を少なくで
き、大きな誘導電流を流すことができる。

【００２３】上記ダミーコイルユニットＦのドラム51
Ａ，51Ｂ間の距離ｘの調整により、誘導線路14の共振周
波数を所定の共振周波数に調整することができる。すな
わち、誘導線路14の始端の定格電圧をｖ、誘導線路14の
定格電流をｉ、誘導線路14の所定の共振周波数をｆ、誘
導線路14のインダクタンスをＬ_G、ダミーコイルユニッ
トＦのインダクタンスをＬ_Fとすると、ｖ＝ｉ・２πｆ
・（Ｌ_G＋Ｌ_F）であるから、Ｌ_F＝ｖ／（ｉ・２πｆ）−Ｌ_G …(1) で表される。

【００２４】誘導線路14のインダクタンスＬ_Gは案内レ
ールＢの長さによって決まってしまうため、所定の電
圧、電流、共振周波数とするためには、ダミーコイルユ
ニットＦのインダクタンスをＬ_Fを、上記(1) 式を満た
すように調整すればよい。図６において、第１のコイル
52ＡのインダクタンスをＬ₁、第２のコイル52Ｂのイン
ダクタンスをＬ₂、ドラム51の直径をｄとすると、Ｌ_F＝Ｌ₁＋Ｌ₂＋ｋ・（Ｌ₁・Ｌ₂）^1/2 …(2)
（ｋは結合度）ｋ＝α・ｄ・ｘ …(3) （αはリッツ線の太さ、巻き
数、その他の条件による係数）であるから、距離ｘを上
記(1) 〜(3) 式により求めてこの距離ｘに調整すること
により、誘導線路14を所定の電圧、電流、共振周波数と
することができる。図６では、ドラム51Ａ，51Ｂに流れ
る電流の向きは逆であるから、ドラム51Ａ，51Ｂを接近
させると、インダクタンスＬ_Fは小さくなり、遠ざける
と、インダクタンスＬ_Fは大きくなる。

【００２５】また、１次側電力ｖ・ｉ｛＝ｉ²・２πｆ
・（Ｌ_G＋Ｌ_F）｝は、２次側（車体Ｖ側）の出力電力
より大きい必要があり、移動体（車体）Ｖの台数が増
え、２次側の出力電力が増すと、それに伴い１次側電力
を増す必要がある。通常、電源装置Ｍの出力電圧ｖには
上限があるので、周波数ｆ、インダクタンス（Ｌ_G＋Ｌ
_F）だけ大きくすると、電流ｉが小さくなる。そこで、
上記補助コイル46（インダクタンスをＬ’とする）を、
並列に接続することにより、ｉ²・２πｆ・Ｌ’だけ１
次側電力を増すことができ、２次側（車体Ｖ側）の出力
電力より大きくすることができる。

【００２６】なお、調整ユニットＪを、図８（ａ）
（ｂ）に示すように、ダミーコイルユニットＦのコイル
52Ａ，52Ｂの両端をそれぞれ対向する誘導線路14に接続
し、補助コイル46を誘導線路14に直列、または並列に接
続して構成することもでき、同じく誘導線路14を所定の
電圧、電流、共振周波数に調整することができ、１次側
電力を調整することができる。

【００２７】上記電源装置Ｍと誘導線路14とダミーコイ
ルユニットＦと車体Ｖの回路構成による作用を説明す
る。まず、交流電源31から出力されるＡＣ200 Ｖ３相の
交流はコンバータ32により直流に変換され、正弦波共振
インバータ33により高周波、たとえばダミーコイルユニ
ットＦで調整された10kHz の共振周波数の正弦波に変換
されて誘導線路14に供給される。また、トランジスタ4
1，42のスイッチング時に発生する高周波パルス電流
は、共振コンデンサ45に隣接する第１段の誘導線路14の
インダクタンスでブロックされ、回路全体に流れ、トラ
ンジスタ41，42に帰還することが防止されている。

【００２８】この誘導線路14に発生する磁束により、誘
導線路14の周波数に共振する案内レールＢ上に位置する
車体Ｖのピックアップコイル25に大きな起電力が発生
し、この起電力により発生した交流電流はダイオード63
で整流され、安定化電源回路64により所定の電圧に整圧
されてインバータ65を介して減速機付電動モータ４に供
給され、移動体の車体Ｖは、給電されたこのモータ４に
より走行用車輪２が駆動され、案内レールＢに案内され
て移動する。

【００２９】このように、無接触で車体Ｖに給電するこ
とができ、よって従来のような通電レールＬの磨耗、ゴ
ミの発生を無くすことができ、メンテナンスフリーを実
現することができる。さらに、ダミーコイルユニットＦ
のリアクタンスＬ_Fを調整することにより、案内レール
Ｂの長さが変わっても、誘導線路14を所定の電圧、電
流、共振周波数とすることができる。また補助コイル46
を、並列，あるいは直列に接続することにより、１次側
電力を増すことができ、２次側（車体Ｖ側）の出力電力
より大きくすることができる。また、ダミーコイルユニ
ットＦのリアクタンスＬ_Fをドラム51Ａ，51Ｂ間の距離
ｘで調節することにより、条件が不明の場合や変更にな
った場合にも現場で容易に調整することができる。さら
に誘導線路14の長さにより回路の設計をする必要を無く
すことができ、納期を短縮することができる。

【００３０】さらに誘導線路14とピックアップコイル25
とダミーコイルユニットＦに絶縁体でカバーされたリッ
ツ線を使用することにより、導電部の露出が少なくな
り、安全性を高めることができ、またスパークがでなく
なることから、火災などの危険がなくなり、また防爆エ
リアでも使用することが可能となる。さらに、誘導線路
14には正弦波が給電されることにより、高調波が発生せ
ず、ラジオノイズの発生を無くすことができる。

【００３１】なお、本実施例では、２本の誘導線路14を
案内レールＢに敷設する構成としているが、案内レール
Ｂに２本の誘導線路14を敷設できない場合、一方の誘導
線路14のみを案内レールＢに沿って敷設し、他方の誘導
線路14は他の経路を通し、１本の誘導線路14にのみ近接
してピックアップコイル25が移動する構成としてもよ
い。なお、このときパワーダウンとなることはいうまで
もない。さらに案内レールＢに２本以上の誘導線路14を
敷設して、パワーアップを図ることができる。

【００３２】また、本実施例では、左右方向に移動する
車体Ｖについて記載しているが、レール軌道に沿って上
下方向に移動する車体にも、ガイドパスに導かれて移動
する車体（移動体）にも、同様に適用でき、同様の効果
を期待することができる。

【００３３】また、本実施例では、ダミーコイルユニッ
トＦにおいて左右方向に接近・離脱自在にドラム51を構
成しているが、上下方向に接近・離脱自在であってもよ
く、またドラム51の直径ｄを同一としているが、異なっ
てもよく、インダクタンスが調整することができればよ
い。また、ダミーコイルユニットＦを誘導線路14の始端
に接続しているが、途中、あるいは終端に挿入すること
もできる。さらに、ダミーコイルユニットＦにより誘導
線路14のインダクタンスを調整しているが、共振コンデ
ンサ45の容量ｃを案内レールＢの長さに合わせて、ｃ＝１／｛（２πｆ）²Ｌ_G｝と調整することにより、所定の共振周波数を得ることが
できるが、高周波のコンデンサは高価であり、またうな
り音が発生することから騒音の問題もあり、実際的では
ない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように第１発明によれば、
線路の長さにより変化する共振周波数をコイルのインダ
クタンスの調整により所定の共振周波数に調整すること
ができ、移動体へ安定して効率よく給電することがで
き、さらに線路の長さにより回路設計をする必要を無く
すことができ、納期を短縮することができる。

【００３５】また第２発明によれば、移動体の台数が増
加して２次側（移動体側）の出力電力が増加した場合、
補助コイルを接続して１次側電力を増加することで、２
次側の出力電力が１次側電力を越えてしまい給電できな
くなるという不具合を解消でき、移動体へ安定して給電
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における移動体の無接触給電
設備の側面図である。

【図２】同移動体の無接触給電設備の一部断面正面図で
ある。

【図３】同移動体の無接触給電設備のブラケットの側面
図と平面図である。

【図４】同移動体の無接触給電設備のピックアップコイ
ルの平面図と正面図と側面図である。

【図５】同移動体の無接触給電設備の回路構成図であ
る。

【図６】同移動体の無接触給電設備のダミーコイルユニ
ットの構成図である。

【図７】同移動体の無接触給電設備の誘導線路の接続に
関する説明図である。

【図８】同移動体の無接触給電設備の調整ユニットの変
形例を示す回路図である。

【符号の説明】

Ｂ案内レールＦダミーコイルユニットＪ調整ユニットＭ電源装置ＰピックアップユニットＶ搬送用車体Ｘ誘導線路ユニット 11 ハンガー 11Ａ係止部 12 ブラケット 14 誘導線路 15 マーク 25 ピックアップコイル 33 正弦波共振インバータ 45 誘導線路と共振回路を形成するコンデンサ 46 補助コイル 51 ドラム 52 コイル 57 コンデンサ 58 ゼロ・インピーダンス・ケーブル 62 ピックアップコイルと共振回路を形成するコンデ
ンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体が走行する走行路に沿って、コン
デンサと共振して高周波の正弦波電流を流す線路を敷設
し、前記線路に直列、または並列にインダクタンスを可
変自在としたコイルを接続し、前記移動体にこの線路の
周波数に共振し、起電力が生じるピックアップコイルを
設けたことを特徴とする移動体の無接触給電設備。
【請求項２】請求項１記載の移動体の無接触給電設備
であって、線路に、インダクタンスを可変自在としたコイルとは別
に、直列、または並列に補助コイルを接続したことを特
徴とする。